易爆物品盒封包装机的研究与设计

2011-04-10梁艳娟

制造业自动化 2011年11期

梁艳娟

LIANG Yan-juan

（广西工业职业技术学院，南宁 530001）

0 引言

随着包装技术和包装机械的发展，军用火工等易爆物品的包装越来越来越显必要，也越来越受到人们的重视，它对保证军工产品的质量、降低工人的操作危险性和劳动强度起着重要的作用。而目前我国易爆物品的包装设备非常落后，基本为手工和半自动包装，不但存在许多安全隐患，而且工人的劳动强度大，生产能力非常小，因此需要我们为火工产品，特别是弹药等易爆物品的塑料盒包装封口，设计一种全自动的塑料盒封口包装机，实现火工产品包装设备的自动化。

下面以弹药引信为例，详细探讨易爆物品塑料盒封包装机的设计开发。

1 封口原理

本塑料盒封包装机的工作原理，就是通过加热装有弹药引信的塑料盒身及盖的四周封接面，使其融熔，再加压封接、冷却，保证封口的密封性、封接强度及引信的安全。

2 工艺流程

塑料盒的封口形式很多，有热熔式封接、高频封接、超声波封接、塑料焊条焊接等，根据上面几种封接方法的安全性、技术可行性及经济等其他分析，封口形式选用热熔式封接。即对塑料盒的封口部位通过热板加热、加压、冷却，完成封口。其工艺流程为：

3 总体方案设计

总体方案设计步骤如图1所示。

图1 总体方案设计步骤

3.1 设计参数

1）生产能力：50盒/小时；

2）塑料盒材料：高压聚乙烯；

3）塑料盒形状尺寸：盒盖与盒身的焊接封口如图2所示；

图2 塑料盒外形图

4）塑料盒装弹药引信总质量：10千克；

5）封接压力：500—1000牛顿；

6）塑料盒封口深度不大于4毫米；

7）封接工位应有防爆装置。

3.2 塑料盒封口机总功能分析

塑料盒封口机要完成塑料盒身与盒盖的封口，并且封口的过程要自动完成，因此，必须具有以下几种功能：

3.2.1 塑料盒的封口

完成塑料盒盒身与盒盖的封口，满足气密性检验要求。

封口形式一般有：热熔式封接、高频加热封接、超声波加热封接、塑料焊条焊接。根据上面几种封口形式的技术可行性及经济等其他分析，封口形式选用热熔式封接，热熔式封接简单，但加热熔融塑料接缝的模板易粘结塑料，不但使封口整齐美观度差，且粘在模板上的塑料会影响后续的加热封接。因此，必须解决粘结问题。

另外，热熔式封接时，加热装置不但将塑料盒身与盒盖的封口部位加热熔融，而且热量还会进一步传输到内包装的易爆物品，使易爆物品存在安全隐患，因此，封口装置加热封口后，迅速使用冷却装置对塑料盒进行冷却，使热量不会传到内包装物，而且通过冷却、加压，使封接处的强度更大，密封性更好。

3.2.2 塑料盒的自动输送

装有弹药引信等易爆物品的塑料盒从进入封口机，直到封口完成输出，全部自动完成，不需要人工的操作。塑料盒的移动即输送一般有两种运动方式：连续式、间歇式。本机塑料盒在输送过程中要完成加热封口及冷却两种功能，而且两种功能都需要时间才能完成，本机适于间歇输送方式。

完成间歇输送的运动方式很多，可通过间歇机构来完成，也可通过液压、气压传动来完成。

气压传动对于弹药引信易爆物品的包装，相对安全性也比较高，因此，选用气压传动输送塑料包装盒。

3.2.3 过程的控制

能根据生产需要控制生产节拍，塑料盒输送的运行与停止；封口参数的调节控制；封口装置的运行与停止。

3.3 弹药引信等易爆物品的塑料盒封口机的工艺流程

由于封口方式选用了热熔式封口，为了保证所包装易爆物品的安全，必须加冷却装置，同时保证被包装产品的安全及封口的强度。因此，封口机共需三个工位：送盒、加热封口、冷却。封口机的工艺流程如图3所示。

图3 封口机工艺流程图

4 系统设计

从前面的机器功能、工艺流程分析、各功能元的方案设计可得出，塑料盒封口机主要装置有：进盒装置、盒输送装置、盒定位加紧机构、加热装置、冷却装置、出盒装置、机架、气动控制系统、电气控制系统等。机器构成如图4所示。

5 定位装置设计

由于本封口机为全自动，因此，塑料盒输送是就要达到规定的位置，也就是在封口装置下方停止，由于机械传动有误差，需消除传动误差，对塑料盒进行定位，使热封装置能准确对这塑料盒封口处。

图4 包装机总体结构图

图5 盒定位装置

如图5所示，当塑料盒输送到指定位置后，为了消除塑料盒相对封口装置的位置误差，用一开有喇叭口的“[”板对塑料盒进行重新定位，由于该板对塑料盒的三个方向进行了定位，因此，定位准确。在气缸的推动下，框架机构将塑料盒的四面夹持定位，即保证了准确的定位性，又防止了塑料盒在竖直向下的压力下产生整体的变形，很好的保护了内装产品，同时有提高了塑料盒的热封质量。